Thiết kế mạch khếch đại công suất âm tần

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1

KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG

Sinh viên:

ĐỒN HỒNG PHÚC
MSSV: 20161087
NGUYỄN HỮU DANH
MSSV: 20161298

GVHD: PGS.TS PHẠM HỒNG LIÊN

TP. HỒ CHÍ MINH – 6/2023


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1

KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN

NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG

Sinh viên:

ĐỒN HỒNG PHÚC
MSSV: 201610873
NGUYỄN HỮU DANH
MSSV: 20161298

GVHD: PGS.TS PHẠM HỒNG LIÊN

TP. HỒ CHÍ MINH – 6/2023


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ................................................................................................... 1
1.1

Giới thiệu .......................................................................................................... 1

1.2

Mục tiêu đề tài .................................................................................................. 1

1.3

Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 1

1.4

Bố cục quyển báo cáo ...................................................................................... 1

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................... 3
2.1 CÁC TẦNG KHUYẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ ................................................ 3
2.1.1

Mạch khuếch đại EC. ..................................................................................... 3

2.1.2

Mạch khuếch đại BC. ..................................................................................... 4

2.1.3

Mạch khuếch đại CC. ..................................................................................... 5

2.1.4. Nhận xét. ................................................................................................................ 6
2.2 HỒI TIẾP .......................................................................................................... 7
2.2.1

Hồi tiếp âm. ...................................................................................................... 8

2.2.2. Hồi tiếp dương .................................................................................................... 11
2.3 KHUYẾCH ĐẠI CƠNG SUẤT. ....................................................................... 11
2.3.1 Chế độ cơng tác và đỉnh điểm làm việc cho tầng khuếch đại công su ....... 11
2.3.2

Khuếch đại công suất hạng A (Khuếch đại đơn). .................................... 12

2.3.3

Tầng khuếch đại đẩy kéo. .............................................................................. 14

2.3.3

Nhận xét. ......................................................................................................... 17

2.3.4

Transistor ghép Darlington (dạng thường). ............................................. 17

2.3.5

Hiện tượng méo xuyên tâm (Crossover) và phương pháp khắc phục.. 18

2.3.6

Các biện pháp nâng cao hệ số khuếch đại. ............................................... 20

2.3.7. Khuếch đại vi sai. ............................................................................................... 22
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN ................................................................... 25
3.1.Tính tốn phần nguồn ....................................................................................... 25


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

3.2. Tính tốn tầng cơng suất ................................................................................... 26
3.2.1.Tính chọn trở R1, R2 .......................................................................................... 26
3.2.2. Tính chọn R3, R4: .............................................................................................. 27
3.3. Tính tầng lái: ..................................................................................................... 28
3.3.1. Tính chọn D3, VR2: ........................................................................................... 28
3.3.2. Tính tốn transistor Q5 làm nguồn dịng: ..................................................... 29
3.3.3. Tính chọn R8 ,R88: .............................................................................................. 29
3.3.4. Tính chọn R15, R16, R9 và R10: ......................................................................... 30
3.4. Tính tầng vi sai .................................................................................................. 31
3.4.1. Tính chọn VR3: .................................................................................................. 31
3.4.2. Tính hệ số khếch đại tồn mạch và tính chọn R12: ..................................... 31
3.4.3. Tính tốn tụ liên lạc và tụ lọc nguồn: ............................................................. 31
3.4.4. Tính mạch lọc zobel: .......................................................................................... 32
3.4.5. Tính mạch bảo vệ ............................................................................................... 33
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG ............................................................................. 35
4.1 Sơ đồ nguyên lý vẽ bằng Proteus....................................................................... 35
4.2 Kết quả mô phỏng điện áp ................................................................................. 35
4.3 Kết quả mơ phỏng dịng điện ............................................................................. 36
4.4 Kết quả tín hiệu Sin 10KHz – 200mV pp .......................................................... 36
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................... 37
5.1. Những kết quả đạt được: .................................................................................. 37
5.2. Những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện đề tài:........................................ 37
5.2.1 Thuận lợi: ............................................................................................................. 37
5.2.2 Khó khăn: ............................................................................................................. 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 38


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU
1.1

Giới thiệu
Ngành Điện tử Viễn thông là một trong những ngành quan trọng và mang tính

quyết định cho sự phát triển của một quốc gia. Sự phát triển nhanh chóng của Khoa học
– Công nghệ làm cho ngành Điện tử Viễn thông ngày càng phát triển và đạt được nhiều
thành tựu mới. Nhu cầu con người ngày càng cao là điều kiện thuận lợi cho ngành Điện
tử Viễn thông phải không ngừng phát minh ra các sản phẩm mới có tình ứng dụng cao,
sản phẩm đa tính năng…Nhưng một điều căn bản là các sản phẩm đó đều bắt nguồn từ
những linh kiện: R, L, C, Diode, BJT…mà nền tảng là môn Điện tử cơ bản.
Hiện nay, Việt Nam có rất nhiều loại máy khuếch đại âm thanh trên thị trường.
mà tầng khuyếch đại công suất được thiết kế từ các mạch như: mạch khuếch đại OTL,
mạch khuếch đại OCL…Nhưng phổ biến nhất là loại mạch khuyết đại OCL. Bởi vì
dạng mạch này có ưu điểm về: hiệu suất, hệ số sử dụng BJT cơng suất, độ lợi băng
thơng, biên độ tín hiệu ra…Cũng chính vì thế mà nhóm được cơ phân bổ làm mạch
khuếch đại công suất dạng OCL làm đồ án mơn học. Qua nỗ lục nghiên cứu, tìm hiểu
cùng với sự hướng dẫn tận tình của cơ mà nhóm đã hồn thành đồ án này.
Với khoảng thời gian có hạn cũng như trình độ kiến thức của nhóm cịn hạn chế
nên nhóm tin chắc rằng hệ thống hoạt động chưa được tối ưu và khơng tránh khỏi những
thiếu sót. Nhóm kính mong cơ thơng cảm giúp đỡ và chỉ bảo thêm cho nhóm những
kinh nghiệm. Nhóm xin chân thành cảm ơn.
1.2

Mục tiêu đề tài
Thiết kế và xây dựng được mạch khuếch đại công suất âm tần thỏa các điều
kiện ban đầu như cơng suất và dịng.

1.3

1.4

Phương pháp nghiên cứu
-

Phương pháp tổng hợp tài liệu

-

Phương pháp mô phỏng

Bố cục quyển báo cáo
Chương 1 Giới thiệu
Chương 2 Cơ sở lý thuyết
-

Các tần khuếch đại tín hiệu nhỏ

Đồn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

1


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

-

Hồi tiếp

-

Khuếch đại công suất

Chương 3 Thiết kế hệ thống
Chương 4 Kết quả mô phỏng
Chương 5 Kết luận và hướng phát triển

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

2


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 CÁC TẦNG KHUYẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ
2.1.1

Mạch khuếch đại EC.

Vcc

R1,R2 : Điện trở phân cực cho BJT.
Rc

RC

: Điện trở tải cực C của BJT.

Re

: Điện trở ổn định nhiệt.

Rt

: Điện trở tải.

Rn

: Nội trở nguồn tín hiệu.

Un

: Nguồn tín hiệu.

Ce

: Tụ thoát xoay chiều.

R1

Ur

C2

C1

Rt

R2

Rn

Re

Ce

+
-

Sơ đồ mạch EC
C1

: Tụ liên lạc ngõ vào.

2.1.1.1 Trở kháng vào của Transistor (rv) và mạch EC (Rv).
RV = R1 // R2 // rV
Ta có: U1 = ibrb + iere = ib[ rb + (1 + β) re]
=> rv = rb + (1+ ) re
2.1.1.2 Hệ số khuếch đại dịng điện của mạch (Ki).
Ki =
Ta có:

it ib ic it

=
iv ic ib ic

iv.Rv = iv.rv

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

3


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Ic = β.ib

=>

ic
=β
ib

IT.RT = iC.(RC//RT)

=>

ic RC // Rt
=
ib
Rt

2.1.1.3 Hệ số khuếch đại điện áp (Ku).
Ur
it.Rt
Rt
Ku =
=
= Ki
Un iv(Rn + Rv)
Rn + R v
2.1.1.4 Hệ số khuếch đại công suất (Kp).
KP = Ku.KI
2.1.1.5 Trở kháng ra của mạch khuếch đại (Zr).
Khi hở mạch Rt, , Zr = rce // Rc

do rce >> Rc => Zr = RC.

2.1.1.6 Quan hệ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra.
Ở bán kỳ dương (+) của tín hiệu vào làm ib tăng -> ic tăng -> UC giảm -> tín
hiệu ra giảm.
Ở bán kỳ âm (-) của tín hiệu vào làm ib giảm -> ic giảm ->UC tăng -> tín hiệu ra
tăng.
Vậy, với mạch EC thì tín hiệu vào và tín hiệu ra nghịch pha nhau.
2.1.2

Mạch khuếch đại BC.
C1

C2

Ur

Rc

Rn
R1

R3
1k

Re

+
Un

Cb

-

R2

Ucc

Sơ đồ mạch

re

Ur

rc

Rn
+
En

Re

rb

Rc

Rt

B

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

4


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

2.1.2.1 Trở kháng vào của Transistor (rV) và mạch khuếch đại (RV)
Rv = Re // rv.
Ta có: U1= iere + ibrb=ie(re +

rb
)

1+β

rb
1+β
2.1.2.2. Hệ số khuếch đại dòng điện (Ki).
rv = r e +

Rv RC // Rt
α
r
Rt

Ki =

, Ki < 1

2.1.2.3. Hệ số khuếch đại điện áp (Ku).
Rv RC // Rt
α
r Rn + R v
2.1.2.4. Hệ số khuếch đại công suất.
Ku =

Kp = Ki.Ku.
2.1.2.5. Trở kháng ra của mạch khuếch đại (Z r).
Khi khơng có tải Rt thì Zr = rr // Rc ( Rc với >> Rc).
2.1.2.6. Quan hệ giữa tính hiệu vào và tín hiệu ra.
Ở bán kỳ dương của tín hiệu vào làm ie giảm -> ic giảm -> Uc tăng -> tín hiệu ra
tăng.
Ở bán kỳ âm của tín hiệu vào làm ie tăng -> ic tăng -> Uc giảm -> tín hiệu ra giảm .

Vậy, với mạch BC thì tín hiệu vào và tín hiệu ra đồng pha nhau.
2.1.3

Mạch khuếch đại CC.
Vcc

R1
C1
Ur

C2
Rn

R2
Re

+

Rt

Un
-

iv

Sơ đồ mạch CC

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

5

ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

ib
ib
rc

rb
re

Rn

U1
+

Ur

R 1//R2

En
-

Rt

Re

R

Sơ đồ tương đương

rv

v

2.1.3.1 Trở kháng vào của Transistor (rV) và mạch khuếch đại (RV)
Rv = R1//R2//rv
Ta có:

U1= ibrb + iere + it(Re // Rt)
U1= ib[rb + (1 + β)(re + Re // Rt)]
rv = rb + (1+β)(re + Re // Rt)

2.1.3.2 Hệ số khuếch đại dòng điện của mạch (Ki).
Ki =

Rv
RC // Rt
(1 + β)
rv
Rt

2.1.3.3 Hệ số khuếch đại điện áp của mạch (Ku).
Rv
Re // Rt
Ku = (1 + β)
,Ku < 1
r

Rn + R v
2.1.3.4 Hệ số khuếch đại công suất của mạch (Kp).
KP= Ki.Ku
2.1.3.5. Quan hệ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra.
Ở bán kỳ dương (+) của tín hiệu và làm dòng ib tăng -> ie tăng -> Ue tăng -> tín hiệu ra
tăng.
Ở bán kỳ âm (-) của tín hiệu và làm dòng ib giảm -> ie giảm -> Ue giảm -> tín hiệu ra
giảm.
Vậy, tín hiệu vào và tín hiệu ra đồng pha nhau.
2.1.4. Nhận xét.
Tham số

BC

EC

CC

Ki

Nhỏ(0.98)

Lớn(-47.2)

Lớn(48.2)

Ku

Lớn(72)

Lớn(-72)

Nhỏ(0.99)

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

6


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Zin

Nhỏ(20.4)

Trung bình (986)

Lớn(73K)

Zout

Lớn(1.03M)

Trung bình(52.6K)

Nhỏ(32)

ZL//Zout

1.5K

1.46K

31

Mạch EC có Ku, Ki lớn nên Kp lớn, do đó được dùng trong các mạch khuếch đại
công suất .Trở kháng vào và trở kháng ra trung bình nên tiện lợi cho việc ghép với tải
và nguồn tín hiệu .
Mạch CC có trở kháng vào lớn nên thường dùng để lăm mạch phối hợp trở kháng.
Mạch BC và EC có hồi tiếp âm qua điện trở Re nên thường được dùng làm nguồn
dòng, còn mạch CC thường được dùng làm nguồn áp.
Ở tần số cao thì mạch BC có nhiều ưu điểm hơn so với mạch EC và CC.
2.2 HỒI TIẾP
Hồi tiếp là lấy một phần tín hiệu ra (điện áp hoặc dịng điện) của mạng 4 cực tích
cực đưa trở về đầu vào thông qua một mạng 4 cực gọi là mạng hồi tiếp. Người ta chia
hồi tiếp thành hai loại là hồi tiếp âm và hồi tiếp dương. Hồi tiếp đóng vai trò rất quan
trọng trong kỹ thuật mạch tương tự. Cho phép thay đổi tính chất của bộ khuếch đại,
nâng cao chất lượng của bộ khuếch đại .
Hồi tiếp có hai loại:
+ Hồi tiếp âm có tín hiệu hồi tiếp ngược pha tín hiệu vào nên làm giảm tín hiệu
vào.Hồi tiếp âm một chiều được dùng để ổn định chế độ công tác, hồi tiếp âm xoay
chiều dùng để ổn định các tham số của bộ khuếch đại.
+ Hồi tiếp dương có tín hiệu hồi tiếp đồng pha tín hiệu vào nên làm mạnh tín
hiệu vào. Hồi tiếp dương thường làm cho khuếch đại mất ổn định nên thường được sử
dụng để tạo dao động.
Phân loại mạch hồi tiếp:
•

Hồi tiếp nối tiếp điện áp: tín hiệu hồi tiếp đưa về đầu vào nối tiếp với nguồn
tín hiệu và tỉ lệ điện áp đầu ra.

•

Hồi tiếp song song điện áp: tín hiệu hồi tiếp đưa vào đầu vào song song
với nguồn tín hiệu ban đầu và tỉ lệ điện áp ra.

•

Hồi tiếp nối tiếp dịng điện: tín hiệu hồi tiếp đưa về đầu vào nối tiếp nguồn
tín hiệu và tỉ lệ dịng điện ra.

Đồn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

7


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

•

Hồi tiếp song song dịng điện: tín hiệu hồi tiếp đưa về đầu vào song song
nguồn tín hiệu và tỉ lệ dịng điện ra.

2.2.1
Hồi tiếp âm.
2.2.1.1 Các phương trình cơ bản của mang 4 cực có hồi tiếp âm.

Kn

Xv

Xr

Xh

K

Xn
(-)

Kht

Xht

Sơ đồ khối toàn phần của bộ khuếch đại có hồi tiếp.
Ta có các quan hệ sau:
Xr = K.Xh

(1)

Xv= Kn.Xn

(2)

Xh = Xv - Xht

(3)

Xht= Kht.Xr

(4)

Từ (1),(2),(3) và (4) =>
Hàm truyền đạt toàn phần:
Ktp =

Xr
= K’.Kn
Xn

Độ sâu hồi tiếp: g = 1 + K.
Nếu |g| > 1 thì |K’| < |K| => hồi tiếp âm.
Nếu |g| < 1 thì |K’| > |K| => hồi tiếp dương
2.2.1.2 Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến các tính chất của bộ khuếch đại.
a.
Ảnh hưởng đến hệ số khuếch đại .
Ta có: K’ < K
Iv1

Iv

rh

Uh
+

U

Uh

rh

rrht

-

hồi tiếp nối tiêp

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

rrht

KhtXr

K ht

hồi tiếp song song

8


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Vậy, hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp âm nhỏ hơn khi khơng có hồi tiếp âm.
Ảnh hưởng đến trở kháng vào.

b.

Hồi tiếp âm làm thay đổi trở kháng vào của phần mạch nằm trong vòng hồi tiếp.
Sự thay đổi này chỉ phụ thuộc vào phương pháp mắc mạch hồi tiếp về đầu vào (nối
tiếp hay song song), khơng phụ thuộc phương pháp lấy tín hiệu ở đầu ra để đưa vào
mạch hồi tiếp.
aa. Trở kháng vào của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm nối tiếp.
Khi khơng có hồi tiếp (Kht.Xr=0):
Uv Uh + U'
 Zv =
=
= rh + rrht
Iv
Ir
Khi có hồi tiếp:
Uv Uh(1 + K.Kht) + U'
 Z’v =
=
= g.rh + rrht
Iv
Iv
Nếu rrht << rh => Z’v = g.Zv
bb. Trở kháng vào của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm song song Khi
khơng có hồi tiếp:


Y’v =

1 1

1
= +
Zv rh rrht

Khi có hồi tiếp:
1 Iv KhtXr + Ih + I' g
1
 Y’v = =
=
= +
Z' Uv
Uv
rh rrht
Nếu reht >> rh thì Z’v= Zv /g
Vậy: hồi tiếp âm nối tiếp làm tăng trở kháng vào phần mạch nằm trong vòng
hồi tiếp lên g lần và hồi tiếp âm song song làm giảm trở kháng vào g lần.
c. Ảnh hưởng đến trở kháng ra.
r

R

r Ura

U ra

+

KhXh

Ira

-

R
t

KngXh
rht

rvh
t

hồi tiếp âm điện áp

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

hồi tiếp âm dòng điện

9


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Sự thay đổi trở kháng ra khi có hồi tiếp khơng phụ thuộc vào phương pháp lấy tín
hiệu về mà phụ thuộc vào phương pháp nối đầu ra bộ khuếch đại vào mạch hồi tiếp.
aa. Trở kháng ra của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm điện áp.
Khi khơng có hồi tiếp:
Khi có hồi tiếp: Ing =

Zra = rr // rvht ( rr (vì rr<< rvht) )
Kh Xh Kh Xv
=
rr
rr

Urh
rr
rr rr
=
=
=
,rr << rvht
Irng 1 + KhKht g1 g
Zr
 Z’r =
g
bb. Trở kháng ra của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm dịng điện.
 Z’r =

Khi khơng có hồi tiếp: Zra = rr + rvht ( rr , rr >> rvht )
Khi có hồi tiếp:
Irng = Kng.Xv =

K h Xv
1 + KngKht

Urh = Kng.Xh rr = Kng.Xv rr
Ura

 Z’ra =
= rr(1 + KngKht) = gngrr
Ing
 Z’ra = g.Zra
Vậy, hồi tiếp âm điện áp làm giảm trở kháng ra g lần, còn hồi tiếp âm dòng điện
làm tăng trở kháng ra g lần.
d. Ảnh hưởng đến nhiễu và tạp âm.
Khi có tín hiệu đặt ở đầu vào bộ khuếch đại thì ở đầu ra ngồi tín hiệu được
khuếch đại cịn có tín hiệu nhiễu và tạp âm (do mạch sinh ra).
Xta

Xh
K1

XV
Xht

K2

Xr

Kht

[(Xv - Xht)K1 + Xta].K2 = Xr
K1K2Xv – K1K2Xht – K2Xta = Xr
Thay Xht =Kht.Xr : K1K2Xv + K2Xta = Xr(1+K1K2Kht)

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

10

ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

K1K2
K2
+ Xta
= Xr
1+K1K2Kht
1+K1K2Kht
Xv
Xta

+
= Xr
Kht K1Kht
 Xv

Nhận xét:
Hồi tiếp âm làm giảm tín hiệu Kht lần nhưng làm giảm tạp âm hẳn đi K1Kht lần.
e. Ảnh hưởng đến méo phi tuyến và dải động.
Xh = Xv - KhtXr = Xv - K.KhtXh
=> Xh =

Xv
Xv
=
1 + K.Kht g

Nhận xét:
Đại lượng điện giảm g lần nên méo phi tuyến sinh ra do đoạn cong vênh

•

đầu đặc tuyến vào cũng giảm g lần.
Khi đại lượng đặt trực tiếp vào bộ khuếch đại giảm g lần thì dải động

•

tăng g lần.
2.2.2. Hồi tiếp dương
Giả sử khối khuếch đại và khối hồi tiếp có
Để mạch tạo ra dao động thì: K.Kht.e j(K + Kht)= 1
K.Kht =

1
K + Kht = 2*pi*n , n = 0, +1, -1, +2, -2 …

=>

(1)
(2)

là điều kiện cân bằng về biện độ cho biết mạch chỉ dao động khi hệ số

(1)

khuếch đại của bộ khuếch đại bù dược tổn hao do mạch hồi tiếp gây ra.

là điều kiện cân bằng về pha cho biết dao động chỉ có thể phát sinh khi

(2)

tín hiệu hồi tiếp đồng pha tín hiệu vào.
K

: mođun hệ số khuếch đại .

2.3 KHUYẾCH ĐẠI CƠNG SUẤT.
2.3.1 Chế độ cơng tác và đỉnh điểm làm việc cho tầng khuếch đại công suất.
Tuỳ thuộc vào chế độ công tác của Transistor người ta phân biệt thành các chế độ A,
AB, B và C.

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

11


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

2.3.1.1 Chế độ A.
Chế độ khuếch đại gần như tuyến tính, góc cắt ( = T/2 =1800. Khi tín hiệu vào
hình sin thì dịng tĩnh ln ln lớn hơn biên độ dịng điện ra. Vì vậy, hiệu suất của bộ
khuếch đại chế độ A rất thấp (<50%).
2.3.1.2 Chế độ AB
Góc cắt 900 < α < 1800. Ở chế độ này có thể đạt hiệu suất cao hơn chế độ A vì
dịng tĩnh IC0 lúc này nhỏ hơn dòng tĩnh ở chế độ A. Điểm làm việc nằm trên đặc

tuyến tải gần khu vực tắt của Transistor .
2.3.1.3 Chế độ B.
Có góc β = 900. Điểm làm việc tĩnh được xác định tại UBE = 0. Chỉ một nữa
chu kỳ âm (hoặc dương) của điện áp được Transistor khuếch đại.
2.3.1.4 Chế độ C.
Góc cắt β <900. Hiệu suất chế độ C khá lớn h >78%) nhưng méo rất lớn, nó
thường được dùng trong các bộ khuếch đại tần số cao và dùng với tải cộng hưởng để
có thể lọc ra được hài bậc nhất như mong muốn.
2.3.2 Khuếch đại cơng suất hạng A (Khuếch đại đơn).
Ta có Ucc=ICRL +UCE.

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

12


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Vcc
Ði ểm l àm vi ệc tỉnh l à trung đi ểm từ Ucc đến Ucc/R

U CC
2R L
U CC
=
2

L:

RL
Cv

I CQ =
U CEQ

T1

Rn
+
Un

tín hi ệu v ào

-

t

PDM

tín hi ệu ra

I CQ

t

UCC
tín hi ệu ra
t

Tín hiệu xoay chiều và một chiều đều chạy qua cùng một mạch nên ta có đường tải
động trùng với đường tải tĩnh.
-Dịng ra có biên độ : giá trị hiệu dụng I0
Cơng suất tín hiệu trao cho tải RL: PL = UoIo =

+ Công suất tiêu tán của điện trở :

𝑈𝑐𝑐
2√2

.

𝑈𝑐𝑐
2√2𝑅𝐿

PR = I2CQ RL =(

=

U2CC
8RL

𝑈𝑐𝑐 2
) RL =
2𝑅𝐿

U2CC
4RL

+ Công suất của nguồn cung cấp:
PCC = PD + PR =
 η=

U2CC U2CC U2CC
+
=
4RL
4RL 2RL

U2CC 2RL
.
.100% = 25%
8RL U2CC

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

13


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

2.3.3 Tầng khuếch đại đẩy kéo.
Để tăng công suất hiệu suất và giảm méo phi tuyến, người ta dùng tầng khuếch
đại đẩy kéo. Tầng khuếch đại đẩy kéo là tầng gồm có hai phần tử tích cực mắc chung
tải.
Một số đặc điểm:
Điểm đất của mạch song song là đầu âm của nguồn một chiều. Điểm đất của mạch

nối tiếp là điểm giữa của nguồn một chiều.
Các mạch đẩy kéo dùng hai Transistor cùng loại được kích thích bởi các tín
hiệu ngược pha. Để tào tín hiệu này có thể dùng tâng khuếch đại đảo pha hoặc dùng
biến áp mà cuộn thứ cấp của nó có điểm giữa nối đất về mặt xoay chiều.
Các mạch đẩy kéo dùng hai Transistor khác loại được kích thích bởi các tín
hiệu đồng pha.Vì vậy, có thể dùng một tín hiệu để kích thích cho cả hai Transistor
Các tầng khuếch đại đẩy kéo có thể làm việc ở chế độ A, AB, hoặc B nhưng
thông thường người ta thường dùng ở chế độ B hoặc AB.
2.3.3.1 Khuếch đại công suất đẩy kéo hạng B (đẩy kéo song song).
R’L: điện trở phản ánh từ RL vào cuộn sơ cấp
R'L N1 2
=( )
RL
N2
Dòng ra có biên độ là ICM, giá trị hiệu dụng là:

T1
Ucc
Uv

RL
T2

Trong đó ITB là dịng trung bình chạy qua cực C của BJT, tính bởi cơng thức:

Vậy:
Khuếch đại đẩy kéo hạng B có hiệu suất cao nhưng tín hiệu ra bị méo xuyên
tâm. Ngày nay, bộ khuếch đại đẩy kéo song song chỉ còn được dùng trong những
trường hợp yêu cầu phải cách li điện một chiều đối với tải hoặc yêu cầu yêu cầu hiệu

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

14


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

suất cao trong khi nguồn cung cấp nhỏ. Nhược điểm của mạch là kích thước lớn, giá
thành cao, dải tần làm việc hẹp, không thể thực hiện dưới dạng mạch tích hợp.
2.3.3.2 Khuếch đại hạng A-B.
Để khắc phục hiện tượng méo xuyên tâm ở khuếch đại công suất hạng B, người
ta chế tạo ra mạch khuếch đại công suất hạng AB bằng cách thêm hai điện trở R1, R2
để phân cực trước cho BJT, sao cho khi có tín hiệu vào thì BJT dẫn ngay.
Do đó, hiệu suất của khuêch đại công suất hạng AB là: A < AB < B.
T1
R2

Ucc

Uv

RL
T2

R1

Hai mạch thường dùng sau này là OTL và OCL.
2.3.3.3 Mạch khuếch đại công suất kiểu OTL.

a. Dùng hai BJT mắc theo kiểu đẩy kéo.
T0 : BJT khuếch đại đảo pha

Vcc

T1 cùng loại T2, mắc theo kiểu
đẩy kéo.

Rc

R1

Uv

C1

T1
To

IC1

Re1
C2

Ở chế độ tĩnh T0 được phân cực sao
cho:

T2
R2

RL

Re
Re2

IB1 = IB2 => IC1 = IC2

VCC
2
Ở chế độ động:
 Us =

Ở bán kỳ âm(-) của tín hiệu vào T1 dẫn tạo ra dòng IC1 nạp điện cho tụ C2,đi
từ VCC -> T1 -> C2 -> RL -> mass.

Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

15


ĐAMH1

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Ở bán kỳ dương (+) của tín hiệu vào T2 dẫn tạo ra dịng IC2 nạp điện cho tụ
C2, đi từ C2(+) -> T2 -> mass -> RL -> C2(-).
Do đó tín hiệu được trao đầy đủ cho tải.
b. Dùng hai BJT mắc theo kiểu bổ phụ.
T0 : BJT khuếch đại đệm.
D1: diode cùng loại bán dẫn với T1(npn)

D2: diode cùng loại bán dẫn với
T2(pnp).

Uv

T1,T2 :hai BJT mắc theo kiểu bổ phụ.
Ở chế độ tĩnh T0 được phân cực sao cho:

Ở chế độ động:
Ở bán kỳ âm(-) của tín hiệu vào T1 dẫn tạo ra dịng IC1 nạp điện cho tụ C2,đi
từ VCC -> T1 -> C2 -> RL -> mass.
Ở bán kỳ dương (+) của tín hiệu vào T2 dẫn tạo ra dịng IC2 nạp điện cho tụ
C2,đi từ C2(+) -> T2 -> mass -> RL -> C2(-).
2.3.3.4. Mạch khuếch đại công suất kiểu OCL.
Sử dụng hai nguồn đối xứng (UCC.)
Ở chế độ tĩnh ta có:
UP=0 => US=0 Ở chế độ
động:

Rc
T1

Bán kỳ âm (-) của tín hiệu vào
R1

làm T1 dẫn, tạo dịng

D2

IC1 chạy từ +UCC -> T1 -> RL -> RL

mass.

ID1C2

C1

T2

To

Uv

Ở bán kỳ dương (+) của tín
hiêu vào làm T2 dẩn,tạo dịng IC2 chạy

R2
1k

R3
1k

Ce

từ

mass -> RL -> T2 ->-UCC.
Đoàn Hồng Phúc – Nguyễn Hữu Danh

16